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高压电机软启动的方法

发布:yxdq 浏览:1447次

  无刷自控电机就是一种克服了鼠笼式异步电动机启动电流大,启动转矩小;绕线式异步电动机装有碳刷、滑环和复杂的启动装置等缺点;而保留了鼠笼电动机结构简单、维护工作量小;绕线电机启动电流小,启动转矩大等优点的电动机。它的典型结构如图1所示。无刷自控电机能根据电机转速,自动控制串入电机转子内的电阻大小,达到增加电机启动转矩,减少电机启动电流和实现绕线式异步电动无刷运行的目的。它不但能使异步电动机启动的电流由5—7Ie降到0.4—1.7Ie时,电机的启动转矩(0.4--1.6Me)和启动时间保持不变,还能使电机以最大转矩(1.6--3.1Me)启动。它可以代替鼠笼电机及其启动装置;绕线电机的滑环、碳刷及其启动装置。它可利用普通绕线式异步电动机,去掉滑环、碳刷及启动装置,并更换成无刷自控电动机启动器后获得。
  2.过大的启动电流和过小的启动转矩造成的危害
  普通异步电动机启动电流达到额定电流的5--7倍,而启动转矩只有额定转矩的0.4--1.6倍。它在电网条件(电机启动时的电网压降小于10%)和工艺条件(启动转矩满足)允许的情况下,可以直接启动。但过大的启动电流、过小的启动转矩和过长的启动时间给电机和电网造成了极大的危害。
  当电机启动电流达到额定电流的6--7倍时,线圈发热量是电机在正常运行时的36--49倍,产生的电磁力同样达到了36--49倍。过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力,产生了极大的破坏力,缩短了定子线圈和转子铜条(特别是转子常利用趋肤效应现象,降低启动电流,转子铜条在启动时,表面的温度达到350℃以上)的使用寿命。如柳钢公司烧结厂29m2烧结主风机电机为两台1000KW鼠笼电机,全压直接启动,1997年一年内累计烧毁电机六次。1998年开始采用降压启动后,到2002年止,已累计运行4年,再没有出现一次电机烧毁事故。正因如此,有关统计显示:电机直接启动时间不及电机运行时间的0.1%,但故障率占到电机全部故障率的30%以上。
  电机的供电装置一般是按电机额定电流选择的,过大的启动电流往往造成供电装置的触头发热,触头周围绝缘老化,也是供电装置损坏的一个主要原因。如南阳炼油厂丙烷装置,其供电变压器容量为800kvA,而最大电机容量只有130kw,完全具备电机直接启动的条件,但过大的启动电流,在2001年内,三次造成低压开关柜短路,生产装置三次停产检修,给该厂造成了极大的经济损失。
  由于上述一些原因,大容量的电动机在电网和工艺条件均满足的情况下,也常采取减少启动电流的措施,以提高供电的可靠性和降低电机的故障率。但启动装置过高的价格(特别是中高压电动机,软启动装置+启动开关柜等的价格是电机价格的1.5倍以上)、复杂的结构,不但增加了用户的成本和降低了电力拖动系统的可靠性。同时,电机启动转矩与启动电流的平方成正比,当采用降低定子电压启动方式时,如启动电流由6Ie降到了3Ie时,电机启动转矩将减少4倍,电机启动时间增大5倍以上。正因如此,对启动转矩要求比较大、启动时间要求比较短的电机,只能利用绕线式电机代替鼠笼式电机。
  绕线式电机因其有碳刷、滑环及启动控制系统,无法用在对拖动系统可靠性及免维护性要求比较高的场合。如油田广泛使用的抽油机,需要大启动转矩电机,但因它们全部安装在野外,数量具大(年产原油18万吨的河南油田,其抽油机电机数量就超过2千台、大庆油田超过5万台),为提高电机拖动的可靠性,不得不采用鼠笼电机;同时,为了增加启动转矩,又不得不增加电机容量。使得抽油机电机的平均负载率不及电机额定功率的30%。它不但增加了电力拖动系统成本、还降低了电机的固有效率,浪费了大量的能源。
  为了说明无刷自控电机的优越性,现以一台1400KW、ne=1488r/min、6KV、Ie=154.A、Ist/Ie=6.38、Mmax/Me=2.3;的鼠笼型电动机拖动一台主风机和一台1400KW的绕线式电动机拖动相同的负载,并均配置水电阻软启动器(水电阻启动器的价格只及可控硅、磁饱和电抗器软启动器的1/2)为例,说明其设计方法、启动性能和拖动系统成本。
  3.鼠笼电机及其拖动系统
  该拖动系统的构成如图2所示,它一般由运行高压开关柜DL1、启动高压开关柜DL2、隔离开关K柜和水电阻R及其控制装置等构成。其中水电阻R及其控制装置,就是在一个装满导电液体如盐水中,插入两个电极,形成电阻。其电阻的大小与电极的距离成正比,调节电极板的距离,就能调整这个电阻的大小,达到调节定子电流的目的。将这样的可变电阻串入电机的定子回路,就可以平滑地启动电动机。

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